Panoramica di Reliable Services
Azure Service Fabric semplifica la scrittura e la gestione di servizi con e senza stato. Vengono trattati gli argomenti seguenti:
- Il modello di programmazione Reliable Services per servizi con stato e senza stato.
- Le opzioni disponibili durante lo sviluppo di un servizio Reliable Services.
- Alcuni scenari ed esempi dell'uso di Reliable Services e della relativa modalità di sviluppo.
Reliable Services è uno dei modelli di programmazione disponibili in Service Fabric. L'altro è il modello di programmazione Reliable Actor, che offre un framework di applicazione Attore virtuale sulla base del modello Reliable Services. Per altre informazioni su Reliable Actors, vedere Introduzione a Reliable Actors in Service Fabric.
Service Fabric gestisce il ciclo di vita dei servizi, dalle fasi di provisioning e distribuzione fino all'aggiornamento e all'eliminazione, usando gli strumenti di gestione delle applicazioni di Service Fabric.
Informazioni su Reliable Services
Reliable Services offre un modello di programmazione di alto livello, semplice e potente, per specificare gli elementi importanti per l'applicazione. Il modello di programmazione Reliable Services offre quanto indicato di seguito:
- Accesso alle API di Service Fabric. A differenza dei servizi di Service Fabric modellati come Eseguibili guest, Reliable Services può usare direttamente le API di Service Fabric. Questo consente ai servizi di:
- Eseguire query sul sistema
- Segnalare l'integrità delle entità nel cluster
- Ricevere notifiche sulle modifiche alla configurazione e al codice
- Individuare e comunicare con altri servizi,
- Usare le raccolte affidabili
- Accesso a molte altre funzionalità, tutte prese da un modello di programmazione di prima classe in diversi linguaggi.
- Modello semplice per l'esecuzione di codice personalizzato simile ad altri modelli di programmazione familiari. Il codice ha un punto di ingresso ben definito e un ciclo di vita facile da gestire.
- Un modello di comunicazione modulare. Usare il metodo di trasporto di propria scelta, ad esempio HTTP con API Web, WebSockets, protocolli TCP personalizzati e così via. Reliable Services fornisce alcune interessanti opzioni predefinite, ma consente anche di usarne di personalizzate.
- Per i servizi con stato, il modello di programmazione Reliable Services consente di archiviare lo stato in modo coerente e affidabile all'interno del servizio usando raccolte Reliable. Le raccolte Reliable sono un semplice set di classi di raccolte Reliable a disponibilità elevata che risulterà familiare a chiunque abbia usato raccolte C#. In passato, per la gestione di uno stato affidabile i servizi dovevano contare su sistemi esterni. Le raccolte Reliable consentono di archiviare lo stato insieme ai calcoli effettuati con gli stessi livelli di disponibilità e affidabilità garantiti dagli archivi esterni a disponibilità elevata. Questo modello riduce anche la latenza perché si condividono le risorse di calcolo e stato necessarie per il funzionamento.
Caratteristiche distintive di Reliable Services
Reliable Services è diverso da eventuali servizi sviluppati in precedenza, in quanto Service Fabric fornisce:
- Affidabilità: il servizio rimane operativo anche in ambienti non affidabili in cui i computer si guastano o presentano errori di rete o in casi in cui i servizi stessi presentano errori o arresti anomali. Per i servizi con stato, lo stato viene mantenuto anche in presenza di errori di rete o di altro tipo.
- Disponibilità: il servizio è raggiungibile e reattivo. Service Fabric mantiene il numero desiderato di copie in esecuzione.
- Scalabilità: i servizi vengono separati dall'hardware specifico e possono essere aumentati o ridotti secondo necessità mediante l'aggiunta o la rimozione di risorse hardware o di altro tipo. I servizi, in particolare quelli con stato, possono essere partizionati facilmente. In questo modo, il servizio dispone di scalabilità per gestire gli errori parziali. I servizi possono essere creati ed eliminati in modo dinamico tramite codice, consentendo di creare più istanze in base alle necessità, per esempio in caso di richieste dei clienti. Infine, Service Fabric promuove l'uso di servizi leggeri. Service Fabric permette il provisioning di migliaia di servizi con un unico processo, evitando così di richiedere o dedicare intere istanze o processi del sistema operativo a una singola istanza di un servizio.
- Coerenza: tutte le informazioni archiviate in un servizio affidabile hanno coerenza garantita. Questo vale anche tra più raccolte affidabili in un servizio. È possibile apportare modifiche nelle raccolte all'interno di un servizio con transazioni atomiche.
Ciclo di vita del servizio
Reliable Services fornisce un ciclo di vita semplice che consente di attivare rapidamente il codice e iniziare a usarlo. Per rendere operativo un nuovo servizio, è necessario implementare due metodi:
- CreateServiceReplicaListeners/CreateServiceInstanceListeners: questo metodo è dove il servizio definisce gli stack di comunicazione da usare. Lo stack di comunicazione, ad esempio API Web, definisce l'endpoint di ascolto o gli endpoint per il servizio, ovvero il modo in cui i client potranno raggiungerlo. Definisce anche in che modo i messaggi visualizzati interagiscono con il resto del codice del servizio.
- RunAsync: questo metodo è dove il servizio esegue la logica di business e dove avvierà attività in background da eseguire per tutta la durata del servizio. Il token di annullamento fornito indica quando l'operazione deve essere interrotta. Se, ad esempio, il servizio deve effettuare il pull dei messaggi da un oggetto Reliable Queue per elaborarli, questa è l'area in cui vengono eseguite tali attività.
Se è la prima volta che si sente parlare di Reliable Services, è consigliabile continuare a leggere. Per una procedura dettagliata del ciclo di vita di Reliable Services, vedere Panoramica del ciclo di vita di Reliable Services.
Servizi di esempio
Si esaminerà ora in modo più approfondito il funzionamento del modello Reliable Services con servizi con stato e senza stato.
Reliable Services senza stato
Un servizio senza stato non dispone di uno stato mantenuto tra le varie chiamate. Qualsiasi stato presente è interamente eliminabile e non richiede sincronizzazione, replica, persistenza o disponibilità elevata.
Si consideri ad esempio un servizio Calculator privo di memoria che riceve contemporaneamente tutti i termini e le operazioni da eseguire.
In questo caso il metodo RunAsync() (C#) o runAsync() (Java) del servizio può essere vuoto, dal momento che il servizio non deve eseguire alcuna elaborazione di attività in background. Quando viene creato, il servizio Calculator restituisce un ICommunicationListener (C#) o un CommunicationListener (Java), ad esempio API Web, che apre un endpoint di ascolto su una porta. L'endpoint di ascolto si collegherà ai diversi metodi, ad esempio di calcolo, ad esempio "Add(n1, n2)", che definiscono l'API pubblica del servizio Calculator.
Quando viene effettuata una chiamata da un client, viene richiamato il metodo appropriato. Il servizio Calculator esegue le operazioni sui dati forniti e restituisce il risultato, senza archiviare alcuno stato.
La mancata archiviazione di qualsiasi stato interno rende semplice il servizio Calculator di esempio. La maggior parte dei servizi non è però realmente senza stato. Al contrario, esternalizzano il proprio stato in un altro archivio. Ad esempio, un'app Web che mantiene lo stato delle sessioni in una cache o in un archivio di backup non è senza stato.
Un esempio comune di come i servizi senza stato vengono usati in Service Fabric è un servizio front-end che espone l'API pubblica di un'applicazione Web. Il servizio front-end richiede quindi ai servizi con stato di completare la richiesta di un utente. In questo caso, le chiamate provenienti dai client vengono indirizzate a una porta conosciuta, ad esempio la porta 80, dove è in ascolto il servizio senza stato. Il servizio senza stato riceve la chiamata, determina se quest'ultima proviene da una parte attendibile e identifica il servizio a cui è destinata. Il servizio senza stato inoltra quindi la chiamata alla partizione corretta del servizio con stato e attende una risposta. Quando il servizio senza stato riceve una risposta, risponde al client originale. Un esempio di tale servizio è l'esempio Introduzione a Service Fabric (C# / Java), tra gli altri esempi di Service Fabric nel repository.
Reliable Services con stato
Un servizio con stato è un servizio che, per funzionare in modo corretto, deve avere una qualche porzione dello stato coerente e presente. Si consideri, ad esempio, un servizio che deve calcolare costantemente la media mobile di alcuni valori in base agli aggiornamenti ricevuti. Per eseguire questa operazione, deve avere il set corrente di richieste in ingresso, oltre alla media corrente. Qualsiasi servizio che recupera, elabora e archivia informazioni in un archivio esterno, ad esempio un archivio tabelle o un BLOB di Azure, è un servizio con stato. Conserva il proprio stato nell'archivio stati esterno.
Attualmente la maggior parte dei servizi archivia il proprio stato esternamente, perché gli archivi esterni assicurano affidabilità, disponibilità, scalabilità e coerenza dello stato. In Service Fabric, i servizi non devono necessariamente archiviare esternamente il proprio stato. Service Fabric si occupa di questi requisiti sia per il codice che per lo stato del servizio.
Si supponga di voler scrivere un servizio di elaborazione immagini. Per l'elaborazione, il servizio accetta un'immagine e la serie di conversioni da eseguire su di essa. Il servizio restituisce un listener di comunicazione (si supponga che sia un'API Web) che espone un'API come ConvertImage(Image i, IList<Conversion> conversions). Quando riceve una richiesta, il servizio la memorizza in un IReliableQueue e restituisce alcun ID al client in modo da tracciare la richiesta.
In questo servizio RunAsync() potrebbe essere più complesso. Il servizio dispone di un ciclo all'interno di relativo RunAsync() che effettua il pull delle richieste da IReliableQueue ed esegue le conversioni richieste. I risultati vengono memorizzati un IReliableDictionary in modo che, al ritorno del client, possano ottenere le immagini convertite. Per garantire che anche in caso di problemi l'immagine non vada persa, questo servizio Reliable Services effettua il pull dalla coda, esegue le conversioni e archivia il risultato in una singola transazione. In questo modo il messaggio viene rimosso dalla coda e i risultati vengono archiviati nel dizionario dei risultati solo dopo il completamento delle conversioni. In alternativa, il servizio potrebbe estrarre l'immagine dalla coda e memorizzarla immediatamente in un archivio remoto. Questo ridurrebbe la quantità di stato che il servizio deve gestire, ma aumenterebbe la complessità, poiché il servizio deve a quel punto conservare i metadati necessari per gestire l'archivio remoto. Con entrambi gli approcci, in caso di errori durante l'operazione, la richiesta rimane nella coda in attesa di elaborazione.
Anche se questo servizio è simile a un tipico servizio .NET, la differenza è che le strutture di dati usate (IReliableQueue e IReliableDictionary) vengono fornite da Service Fabric e sono altamente affidabili, disponibili e coerenti.
Quando usare le API Reliable Services
Prendere in considerazione le API di Reliable Services se:
- Si desiderano codici (ed eventualmente stati) di servizio con disponibilità e affidabilità elevate.
- Sono necessarie garanzie transazionali in più unità di stato multiple, ad esempio elementi di ordine e righe di ordine.
- Lo stato dell'applicazione può essere modellato naturalmente sotto forma di oggetti ReliableDictionary e ReliableQueue.
- Il codice o lo stato delle applicazioni deve disporre di un'elevata disponibilità, con operazioni di lettura e scrittura a bassa latenza.
- L'applicazione deve controllare la concorrenza o la granularità di operazioni transazionali su una o più raccolte Reliable Collections.
- Si vogliono gestire le comunicazioni o controllare lo schema di partizionamento del servizio.
- Il codice necessita di un ambiente di runtime a thread libero.
- L'applicazione deve creare o eliminare definitivamente in modo dinamico gli oggetti ReliableDictionary, ReliableQueue o interi servizi in fase di esecuzione.
- È necessario controllare a livello di codice i backup forniti da Service Fabric e ripristinare le funzionalità per lo stato del servizio.
- L'applicazione deve gestire la cronologia delle modifiche per le unità di stato.
- Si vogliono utilizzare provider di stato di terze parti o svilupparne di personalizzati.